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ソーラーパネルの仕組み―リチャード・コンプ

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    地球は173,000テラワットもの
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    太陽エネルギーを受けています
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    これは世界で使われている
    エネルギーの１万倍です
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    それならば
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    全てのエネルギーを太陽エネルギーに
    依存する日は来るのでしょうか
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    その前に まずは
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    どのように太陽エネルギーが
    電気エネルギーに変換されるかを学びましょう
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    太陽光パネルは
    小さなソーラーセルの集まりです
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    代表的なソーラーセルは半導体である
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    シリコン(ケイ素)でできており
    これは地球上で２番目に豊富な元素です
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    ソーラーセルは
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    シリコン結晶が導体により挟まれた構造をしています
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    各シリコン原子は 隣接する４つのシリコン原子と
    強く結合しているため
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    各電子はその場所に束縛され
    このままでは電流は流れません
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    ちょっとした仕組みがあります
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    ソーラーセルは２つの異なる
    シリコン層から構成されます
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    N型シリコンは過剰な電子を持ち
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    P型シリコンにはホールとよばれる
    電子が入りうるスペースがあります
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    ２つの層が接する場所では
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    電子はPN接合面を超えて移動できます
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    その際 一方にプラスの電荷を残し
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    他方にマイナスの電荷を
    生じさせます
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    光を 太陽から発せられた光子と呼ばれる
    微小な粒子の流れとして考えてみましょう
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    光を 太陽から発せられた光子と呼ばれる
    微小な粒子の流れとして考えてみましょう
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    光を 太陽から発せられた光子と呼ばれる
    微小な粒子の流れとして考えてみましょう
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    十分なエネルギーを持った１個の光子が
    シリコンセルに衝突した場合
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    電子は束縛から外れ ホールを残します
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    マイナスの電荷をもった電子と
    プラスの電荷をもったホールは
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    自由に周辺へと移動できます
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    しかし PN接合面の電界のため
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    これらは一方向へのみ移動します
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    電子はN極側へ
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    ホールはP極側へ移動します
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    移動可能となった電子は
    セル上部の薄い金属片に集まります
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    そこから外部の回路を通り
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    導電性アルミニウム層に戻るまでに
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    導電性アルミニウム層に戻るまでに
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    バルブを点灯させるなどの
    電気的な働きをします
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    各セルの出力は0.5ボルト程ですが
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    連結することで
    多くの電力を供給できます
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    12個の光起電性セルで
    携帯電話は充電できますが
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    家庭全体に電力を供給するには
    多くのセルが必要です
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    ソーラーセルの中で動くものは
    電子だけであり
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    電子は元の場所に戻ります
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    摩耗したり消費するものがないため
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    セルは何十年も使用できます
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    ではなぜ私たちは全てを太陽エネルギーに
    依存できないのでしょうか
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    政治的な背景があります
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    いうまでもなく 既存の事業を維持しようと
    ロビー活動を行う企業のことです
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    しかしここでは物理的、論理的な観点から
    見てみましょう
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    もっとも明らかなことは
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    太陽エネルギーの量は
    地域により異なるということです
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    ある地域は他の地域よりも
    晴れの日が多くあります
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    また 安定的ではありません
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    曇りの日や夜は
    太陽エネルギーが少なくなります
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    全てを太陽エネルギーに依存するには
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    晴れている所から曇っている所へ
    効率的に配電するシステムや
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    効率的な電気の貯蔵方法が必要です
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    セル自体の効率も解決すべき問題です
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    太陽光が吸収されずに反射されたり
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    飛び出た電子が
    電気回路に入る前にホールへ戻ると
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    光子のエネルギーは無駄となります
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    現在のソーラーセルは
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    最も効率的なものでも
    光から電気への変換効率は わずか46%であり
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    商用システムの多くは
    15～20%程の効率しかありません
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    このような制約があるものの
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    現在の技術でも
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    全世界の電力需要を賄うことができます
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    それにはインフラを整える資金や
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    広大な土地が必要です
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    数万から数十万平方キロ程度の土地が
    必要と見積もられます
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    膨大に見えますが
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    サハラ砂漠だけでも
    700万平方キロ以上あります
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    またセル性能の向上や価格低下により
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    従来の送電網との競争が行われています
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    水面に浮かぶソーラーファームなどは
    町の景色を一変させます
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    想像の話は別として
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    現実には10億人以上の人々が
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    安定した送電網による
    電力供給を受けられずにいます
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    特に晴れの日が多いと言われる
    発展途上国に多く見られます
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    特に晴れの日が多いと言われる
    発展途上国に多く見られます
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    これらの地域では
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    太陽エネルギーは
    灯油などの既存の選択肢に比べ
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    安く安全に利用できます
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    しかし フィンランドやシアトルなどの地域では
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    太陽エネルギーの有効利用には
    まだ時間がかかるでしょう
Title:
ソーラーパネルの仕組み―リチャード・コンプ
Description:

地球は173,000テラワットもの太陽エネルギーを受けています。これは世界で使われているエネルギー量の一万倍に相当します。では私たちが完全に太陽エネルギーに依存できる日が来るのでしょうか？リチャード・コンプが、ソーラーパネルで太陽エネルギーが電気エネルギーに変換される仕組みを解説します。

講師：リチャード・コンプ
アニメーション： Globizco
* このビデオの教材: https://ed.ted.com/lessons/how-do-solar-panels-work-richard-komp
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TED-Ed
Duration:
04:59

Japanese subtitles

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